用於氣球發射的方法和機構與流程

2023-08-13 08:27:26

本申請要求於2014年2月13日提交的美國專利申請第14/179,673號和2014年2月13日提交的美國專利申請第14/179,710號的優先權，其全部內容通過引用合併在此。

背景技術：

除非本文另外指出，否則本部分中描述的材料並不是本申請中的權利要求的現有技術，並且並不因為被包括在本部分中就被承認為是現有技術。

諸如個人計算機、膝上型計算機、平板計算機、蜂窩電話和無數類型的具備聯網能力的設備之類的計算設備在現代生活的許多方面中正越來越普遍。這樣，對於經由網際網路、蜂窩數據網絡和其它這樣網絡的數據連通性的需求正在增長。然而，在世界的許多地區中，數據連通性仍是不可得的，或者如果可得，則是不可靠的和/或成本高昂的。因此，希望有額外的網絡基礎設施。

網絡基礎設施可為高成本的，然而，並且因而，一些技術可利用臨時性或非永久性結構。對這樣的臨時性或非永久性結構的部署也可能面臨挑戰。

技術實現要素：

在第一方面中，提供了一種方法。該方法包括提供基本定位在殼體結構內的氣球。氣球包括處於初始包裝狀態中的氣囊。處於初始包裝狀態中的氣囊包括未被充氣且被壓縮的氣囊。方法進一步包括當氣球基本處於殼體結構內時在基本垂直於地面的方向上解開氣囊的包裝從而使氣囊伸展。方法額外地包括當氣球基本處於殼體結構內時用提升氣體填充氣囊。方法可以可選地包括基於與殼體結構外側的外部環境關聯的風數據來確定外部環境中風的風向和風速。還進一步地，方法可選地包括使得殼體結構以導致基本零風的條件的方向和速度移動。零風的條件包括方向在大致風向上以及速度在大致風速。方法可還可選地包括響應於基本零風的條件，使得殼體結構打開以便使氣球暴露於外部環境，並且發射氣球。

在第二方面中，提供了一種系統。該系統包括配置為基本圍閉氣球以及打開以便使氣球暴露於外部環境的殼體結構。氣球包括處於初始包裝狀態中的氣囊。處於初始包裝狀態中的氣囊包括未被充氣且被壓縮的氣囊。外部環境包括殼體結構外側的環境條件。系統進一步包括配置為提升氣囊並填充氣囊的提升元件。解開氣囊的包裝包括在基於垂直於地面的方向上使氣囊伸展。填充氣囊包括用提升氣體填充氣囊。系統可以可選地包括配置為在基本平行於地面的平面中移動殼體結構的移動元件。系統額外地包括配置為當殼體結構圍閉氣球時使得提升元件解開氣囊的包裝的控制系統。控制系統可進一步被配置為當殼體結構圍閉氣球時使得提升元件填充氣囊。控制系統可以可選地被配置為基於來自至少一個風傳感器的風數據來確定外部環境中風的風向和風速。控制系統可還可選地配置為使得移動元件以導致基本零風的條件的方向和速度移動。零風的條件包括方向在大致風向上和速度在大致風速。控制系統可還可選地被配置為響應於基本零風的條件，使得殼體結構打開並且使得氣球發射。

在第三方面中，提供了一種具有存儲的指令的非暫態計算機可讀介質。指令可由計算設備執行以使得計算設備執行功能。該功能包括使得氣球的氣囊在基本垂直於地面的方向上被解開包裝以便使氣囊伸展。氣球包括處於初始包裝狀態中的氣囊。處於初始包裝狀態中的氣囊包括未被充氣的氣囊。殼體結構圍閉所述氣球。功能進一步包括使得用氣體填充氣囊。

在第四方面中，提供了一種包括用於提供基本定位在殼體結構內的氣球的裝置的另一系統。氣球包括處於初始包裝狀態中的氣囊。處於初始包裝狀態中的氣囊包括未被充氣且被壓縮的氣囊。系統進一步包括用於在氣球基本處於殼體結構內時在基本垂直於地面的方向上解開氣囊的包裝以便使氣囊伸展的裝置。系統額外地包括用於在氣球基本處於殼體結構內時用提升氣體填充氣囊的裝置。系統可以可選地包括用於基於與殼體結構外側的外部環境關聯的風數據來確定外部環境中風的風向和風速的裝置，以及用於使得殼體結構以導致基本零風的條件的方向和速度移動的裝置。零風的條件包括方向在大致風向上以及速度在大致風速。系統可以可選地包括用於響應於基本零風的條件使得殼體結構打開以便使氣球暴露於外部環境並且發射氣球的裝置。

通過酌情參考附圖閱讀以下詳細描述，本領域普通技術人員將清楚這些以及其它方面、優點和替換方案。

附圖說明

圖1是根據示例實施例圖示出氣球網絡的簡化框圖。

圖2是根據示例實施例圖示出氣球網絡控制系統的簡化框圖。

圖3是根據示例實施例圖示出高空氣球的簡化框圖。

圖4是根據示例實施例圖示出氣球發射系統的簡化框圖。

圖5描繪了根據示例實施例的氣球裝載場景。

圖6描繪了根據示例實施例的氣球解開包裝場景。

圖7描繪了根據示例實施例的氣球充氣場景。

圖8描繪了根據示例實施例的可選的氣球發射場景。

圖9是根據示例實施例的方法。

圖10是根據示例實施例的方法。

具體實施方式

本文描述了示例方法和系統。本文描述的任何示例實施例或特徵不一定要被解釋為比其它實施例或特徵更優選或有利。本文描述的示例實施例不欲進行限定。將容易理解，公開的系統和方法的某些方面可按許多種不同的配置來布置和組合，所有這些在本文都已被設想到。

另外，附圖中示出的特定布置不應當被視為限制性的。應當理解，其它實施例可包括更多或更少的給定附圖中示出的每種元素。另外，一些圖示的元素可被組合或省略。此外，示例實施例可包括附圖中沒有圖示的元素。

1.概述

示例實施例幫助提供了包括多個氣球(balloon)的數據網絡；例如，由部署在平流層(stratosphere)中的高空氣球(high-altitude balloon)形成的網狀網絡(mesh network)。因為平流層中的風可以以差動的方式影響氣球的位置，所以示例網絡中的每個氣球可被配置為通過調整其垂直位置(即，高度)來改變其水平位置。例如，通過調整其高度，氣球可能夠找到將把它水平地(例如在緯度上和/或經度上)運載到期望的水平位置的風。

另外，在示例氣球網絡中，氣球可利用自由空間光通信來與彼此通信。例如，氣球可被配置用於使用超亮LED(也可稱為「高功率」或「高輸出」LED)的光通信。在一些場合中，取代LED或者除了LED之外可以使用雷射器，雖然對於雷射通信的規章可限制雷射器的使用。此外，氣球可利用射頻(radio-frequency，RF)通信與(一個或多個)陸基臺站(ground-based station)通信。

在一些實施例中，高空氣球網絡可以是同質的。也就是說，高空氣球網絡中的氣球可以按一種或多種方式與彼此基本相似。更具體而言，在同質高空氣球網絡中，每個氣球被配置為經由自由空間光鏈路與一個或多個其它氣球通信。另外，這種網絡中的氣球中的一些或全部可額外地被配置為利用RF和/或光通信與(一個或多個)陸基臺站和/或基於衛星的臺站通信。從而，在一些實施例中，氣球就每個氣球被配置用於與其它氣球的自由空間光通信而言可以是同質的，但對於與陸基臺站的RF通信則是異質的。

在其它實施例中，高空氣球網絡可以是異質的，從而可包括兩種或更多種不同類型的氣球。例如，異質網絡中的一些氣球可被配置為超節點(super-node)，而其它氣球可被配置為子節點(sub-node)。還有可能異質網絡中的一些氣球可被配置為既充當超節點又充當子節點。這種氣球在特定的時間可充當超節點或者子節點，或者，可替換地，取決於情境可同時用作這兩者。例如，示例氣球可聚集第一類型的搜索請求以發送到陸基臺站。示例氣球還可將第二類型的搜索請求發送到另一氣球，該另一氣球在那個情境下可用作超節點。另外，在示例實施例中可以是超節點的一些氣球可被配置為經由光鏈路與陸基臺站和/或衛星通信。

在示例配置中，超節點氣球可被配置為經由自由空間光鏈路與附近的超節點氣球通信。然而，子節點氣球可不被配置用於自由空間光通信，而是可被配置用於某種其它類型的通信，例如RF通信。在那種情況下，超節點還可被配置為利用RF通信與子節點通信。從而，子節點可利用RF通信在超節點與一個或多個陸基臺站之間中繼通信。這樣，超節點可總體上充當氣球網絡的回程(backhaul)，而子節點起到將通信從超節點中繼到陸基臺站的功能。

本公開描述了一般可操作來輔助可在這種高空氣球網絡中操作的氣球的發射的裝置、方法和計算機可讀介質可運行的功能的各種示例實施例。有益地，公開的方法和機構可提高氣球氣囊的操作壽命，這可以減少涉及操作氣球網絡的維護和/或成本。即，公開的方法和機構可在氣球充氣和/或發射期間提供免受陣風的保護。

在示例實施例中，一種方法可包括提供基本定位在殼體結構內的氣球。氣球可包括處於初始包裝狀態中的氣囊。處於初始包裝狀態中的氣囊可包括未被充氣且被壓縮的氣囊。例如，氣囊可初始被包裝在保護性包裝或裝運容器內。

方法還可包括在氣球基本處於殼體結構內時在基本垂直於地面的方向上解開氣囊的包裝以便使氣囊伸展。換言之，氣囊可以例如通過提升元件或提升絞車在垂直方向上被伸展。

此外，方法可包括在氣球基本處於殼體結構內時用提升氣體填充氣囊。例如，提升氣體可以經由耦合到提升元件或提升絞車的填充軟管而被引入到氣囊。

額外地，方法可包括基於與殼體結構外側的外部環境關聯的風數據來確定外部環境中風的風向和風速。

再進一步地，方法可包括使得殼體結構以導致基本零風的條件的方向和速度移動。零風的條件可包括方向在大致風向上以及速度在大致風速。例如，可以為了匹配風向和風速來努力移動殼體結構和氣球。在一些實施例中，叉式升降機(forklift)或其它載具可以移動殼體結構。

方法還可包括響應於基本零風的條件，使得殼體結構打開以便使氣球暴露於外部環境，並且發射氣球。例如，在確定殼體結構正以與外部環境中的風近似相同的速度和方向移動後，可打開殼體結構並且可發射氣球。

2.示例氣球網絡

圖1是根據示例實施例圖示出氣球網絡100的簡化框圖。如圖所示，氣球網絡100包括氣球102A至102F，這些氣球被配置為經由自由空間光鏈路104與彼此通信。氣球102A至102F可以額外地或可替換地被配置為經由RF鏈路114與彼此通信。氣球102A至102F可以共同充當用於封包數據通信的網狀網絡。另外，氣球102A和102B中的至少一些可被配置用於經由相應的RF鏈路108與陸基臺站106和112RF通信。另外，一些氣球，諸如氣球102F，可被配置為經由光鏈路110與陸基臺站112通信。

在示例實施例中，氣球102A至102F是部署在平流層中的高空氣球。在中等緯度，平流層包括地表之上大約10公裡(km)到50km高度之間的高度。在南北極，平流層開始於大約8km的高度。在示例實施例中，高空氣球可大體上被配置為在具有相對較低的風速(例如，在5到20英裡每小時(mph)之間)的平流層內的高度範圍中操作。

更具體而言，在高空氣球網絡中，氣球102A至102F可大體上被配置為在18km到25km之間的高度操作(雖然其它高度也是可能的)。此高度範圍可能由於若干個原因而是有利的。具體地，平流層的這一層一般具有相對較低的風速(例如，5到20mph之間的風)和相對較小的湍流。另外，雖然18km到25km之間的風可隨著緯度並根據季節而變化，但可以以相當精確的方式對這些變化建模。額外地，18km以上的高度通常超過了為商業空中交通指定的最大飛行高度。因此，當氣球被部署在18km到25km之間時，對商業班機的幹擾不是要擔心的問題。

為了向另一氣球發送數據，給定的氣球102A至102F可被配置為經由光鏈路104發送光信號。在示例實施例中，給定的氣球102A至102F可使用一個或多個高功率發光二極體(light-emitting diode，LED)來發送光信號。可替換地，氣球102A至102F中的一些或全部可包括雷射系統，用於通過光鏈路104的自由空間光通信。其它類型的自由空間光通信是可能的。另外，為了經由光鏈路104從另一氣球接收光信號，給定的氣球102A至102F可包括一個或多個光學接收器。示例氣球的額外細節在下文參考圖3更詳細論述。

在另一方面中，氣球102A至102F可利用各種不同的RF空中接口協議中的一種或多種來經由相應的RF鏈路108與陸基臺站106和112通信。例如，氣球102A至102F中的一些或全部可被配置為利用IEEE 802.11(包括IEEE 802.11的任何修訂版)中描述的協議、諸如GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX和/或LTE之類的各種蜂窩協議和/或為氣球-地面RF通信開發的一個或多個專有協議等等來與陸基臺站106和112通信。

在另一方面中，可存在如下場景：RF鏈路108不為氣球到地面的通信提供期望的鏈路容量。例如，為了提供從陸基網關的回程鏈路以及在其它場景中，可希望有增大的容量。因此，示例網絡還可包括下行鏈路氣球，這些下行鏈路氣球可提供高容量空-地鏈路。

例如，在氣球網絡100中，氣球102F被配置為下行鏈路氣球。與示例網絡中的其它氣球一樣，下行鏈路氣球102F可操作以用於經由光鏈路104與其它氣球的光通信。然而，下行鏈路氣球102F也可被配置用於經由光鏈路110與陸基臺站112的自由空間光通信。光鏈路110因此可用作氣球網絡100與陸基臺站112之間的高容量鏈路(與RF鏈路108相比)。

注意，在一些實現方式中，下行鏈路氣球102F可額外地操作用於與陸基臺站106的RF通信。在其它情況下，下行鏈路氣球102F可以只將光鏈路用於氣球到地面的通信。另外，雖然圖1中所示的布置只包括一個下行鏈路氣球102F，但示例氣球網絡也可包括多個下行鏈路氣球。另一方面，氣球網絡也可實現為沒有任何下行鏈路氣球。

在其它實現方式中，取代自由空間光通信系統或者除了自由空間光通信系統以外，下行鏈路氣球可配備有專門的高帶寬RF通信系統以用於氣球到地面的通信。高帶寬RF通信系統可採取超寬帶系統的形式，該超寬帶系統可提供具有與光鏈路104之一基本相同的容量的RF鏈路。其它形式也是可能的。

陸基臺站，諸如陸基臺站106和/或112，可採取各種形式。一般地，陸基臺站可包括諸如收發器、發送器和/或接收器之類的組件，用於經由RF鏈路和/或光鏈路與氣球網絡通信。另外，陸基臺站可使用各種空中接口協議來通過RF鏈路108與氣球102A至102F通信。這樣，陸基臺站106和112可被配置為接入點，經由該接入點，各種設備可連接到氣球網絡100。在不脫離本發明的範圍的情況下，陸基臺站106和112可具有其它配置和/或起到其它作用。

在另一方面中，除了陸基通信鏈路以外或者作為陸基通信鏈路的替換，氣球102A至102F中的一些或全部可被配置為與天基衛星建立通信鏈路。在一些實施例中，氣球可經由光鏈路與衛星通信。然而，其它類型的衛星通信是可能的。

另外，一些陸基臺站，諸如陸基臺站106和112，可被配置為氣球網絡100與一個或多個其它網絡之間的網關。這樣的陸基臺站106和112從而可用作氣球網絡與網際網路、蜂窩服務提供商的網絡和/或其它類型的網絡之間的接口。關於這個配置以及陸基臺站106和112的其它配置的變化也是可能的。

2a)網狀網絡功能

如所指明的，氣球102A至102F可共同充當網狀網絡。更具體而言，因為氣球102A至102F可利用自由空間光鏈路與彼此通信，所以這些氣球可共同充當自由空間光學網狀網絡。

在網狀網絡配置中，每個氣球102A至102F可充當網狀網絡的節點，該節點可操作來接收送往它的數據並將數據路由到其它氣球。這樣，通過確定源氣球與目的地氣球之間的光鏈路的適當序列，可將數據從源氣球路由到目的地氣球。這些光鏈路對於源氣球和目的地氣球之間的連接可被統稱為「光路(lightpath)」。另外，每個光鏈路可被稱為光路上的「跳(hop)」。

為了作為網狀網絡操作，氣球102A至102F可採用各種路由技術和自我修復算法。在一些實施例中，氣球網絡100可採用自適應或動態路由，其中源氣球和目的地氣球之間的光路在需要連接時被確定並建立，並且在以後某時被解除。另外，當使用自適應路由時，可依據氣球網絡的當前狀態、過去狀態和/或預測狀態來動態地確定光路。

此外，隨著氣球102A至102F相對於彼此和/或相對於地面移動，網絡拓撲可變化。因此，示例氣球網絡100可應用網狀協議來隨著網絡的拓撲變化而更新網絡的狀態。例如，為了解決氣球102A至102F的移動性，氣球網絡100可採用和/或適應性地修改移動自組網絡(mobile ad hoc network，MANET)中採用的各種技術。其它示例也是可能的。

在一些實現方式中，氣球網絡100可被配置為透明網狀網絡。更具體而言，在透明氣球網絡中，氣球可包括用於完全光學化的物理交換的組件，其中在光信號的物理路由中不涉及任何電氣組件。從而，在具有光學交換的透明配置中，信號行經完全光學化的多跳光路。

在其它實現方式中，氣球網絡100可實現不透明的自由空間光學網狀網絡。在不透明配置中，一些或全部氣球102A至102F可實現光-電-光(optical-electrical-optical，OEO)交換。例如，一些或全部氣球可包括用於光信號的OEO轉換的光學交叉連接(optical cross-connect，OXC)。其它不透明配置也是可能的。額外地，包括既具有透明片段也具有不透明片段的路由路徑的網絡配置是可能的。

在另一方面中，示例氣球網絡100中的氣球可實現波分復用(wavelength division multiplexing，WDM)，這可幫助增大鏈路容量。當以透明交換實現WDM時，穿過氣球網絡的物理光路可受到「波長連續性約束」。更具體而言，因為透明網絡中的交換是完全光學化的，所以可能有必要向給定光路上的所有光鏈路指派相同的波長。

另一方面，不透明配置可避免波長連續性約束。具體地，不透明氣球網絡中的氣球可包括可操作用于波長轉換的OEO交換系統。結果，氣球可在沿著光路的每一跳處轉換光信號的波長。可替換地，光學波長轉換可僅在沿著光路的選定跳處發生。

另外，在不透明配置中可採用各種路由算法。例如，為了為給定的連接確定主光路和/或一個或多個不同的備用光路，示例氣球可應用或考慮最短路徑路由技術，諸如Dijkstra的算法和k最短路徑，和/或邊緣和節點多樣或不相交路由，諸如Suurballe的算法等等。額外地或可替換地，在確定光路時可採用用於維持特定服務質量(quality of service，QoS)的技術。其它技術也是可能的。

2b)臺站保持功能

在示例實施例中，氣球網絡100可實現臺站保持功能來幫助提供期望的網絡拓撲。例如，臺站保持可涉及每個氣球102A至102F維持和/或移動到相對於網絡中的一個或多個其它氣球的特定位置(並且可能在相對於地面的特定位置)。作為此過程的一部分，每個氣球102A至102F可實現臺站保持功能以確定其在期望拓撲內的期望定位，並且如果必要，則確定如何移動到期望位置。

期望拓撲可依據特定的實現方式而有所不同。在一些情況下，氣球可實現臺站保持來提供基本上均一的拓撲。在這樣的情況下，給定的氣球102A至102F可實現臺站保持功能來將其自身定位在與氣球網絡100中的鄰近氣球相距基本上相同的距離(或者在一定距離範圍內)。

在其它情況下，氣球網絡100可具有非均一拓撲。例如，示例實施例可涉及如下的拓撲：在這些拓撲中，由於各種原因，氣球在某些區域中分布得更密集或更不密集。作為示例，為了幫助滿足城市區域中典型的更高帶寬需求，氣球在城市區域上方可更密集地群集。由於類似的原因，氣球的分布在陸地上方可以比在大水體上方更密集。非均一拓撲的許多其它示例是可能的。

在另一方面中，示例氣球網絡的拓撲可以是可適應性修改的。具體地，示例氣球的臺站保持功能可允許氣球依據網絡的期望拓撲的變化來調整其各自的定位。例如，一個或多個氣球可移動到新的位置以增大或減小給定區域中氣球的密度。其它示例是可能的。

在一些實施例中，氣球網絡100可採用能量函數來確定氣球是否應當移動和/或應當如何移動來提供期望的拓撲。具體地，給定氣球的狀態和一些或全部附近氣球的狀態可以是能量函數的輸入。能量函數可將給定氣球和附近氣球的當前狀態應用到期望的網絡狀態(例如，與期望拓撲相對應的狀態)。隨後可通過確定能量函數的梯度來確定指示給定氣球的期望移動的向量。給定氣球隨後可確定為了實現期望的移動而要採取的適當動作。例如，氣球可確定一個或多個高度調整以使得風將會以期望的方式來移動氣球。

2c)對氣球網絡中的氣球的控制

在一些實施例中，網狀聯網和/或臺站保持功能可以是集中式的。例如，圖2是根據示例實施例圖示出氣球網絡控制系統的框圖。具體地，圖2示出了分布式控制系統，其包括中央控制系統200和數個區域控制系統202A至202C。這種控制系統可被配置為為氣球網絡204協調某些功能，並且因此可被配置為為氣球206A至206I控制和/或協調某些功能。

在圖示的實施例中，中央控制系統200可被配置為經由數個區域控制系統202A至202C與氣球206A至206I通信。這些區域控制系統202A至202C可被配置為從其所覆蓋的各個地理區域中的氣球接收通信和/或聚集數據，以及將這些通信和/或數據中繼到中央控制系統200。另外，區域控制系統202A至202C可被配置為將通信從中央控制系統200路由到其各自的地理區域中的氣球。例如，如圖2中所示，區域控制系統202A可在氣球206A至206C與中央控制系統200之間中繼通信和/或數據，區域控制系統202B可在氣球206D至206F與中央控制系統200之間中繼通信和/或數據，並且區域控制系統202C可在氣球206G至206I與中央控制系統200之間中繼通信和/或數據。

為了促進中央控制系統200與氣球206A至206I之間的通信，某些氣球可被配置為可操作來與區域控制系統202A至202C通信的下行鏈路氣球。因此，每個區域控制系統202A至202C可被配置為與其所覆蓋的各個地理區域中的一個或多個下行鏈路氣球通信。例如，在圖示的實施例中，氣球206A、206F和206I被配置為下行鏈路氣球。這樣，區域控制系統202A至202C可分別經由光鏈路206、208和210與氣球206A、206F和206I分別通信。

在圖示的配置中，氣球206A至206I中只有一些被配置為下行鏈路氣球。被配置為下行鏈路氣球的氣球206A、206F和206I可將通信從中央控制系統200中繼到氣球網絡中的其它氣球，諸如氣球206B至206E、206G和206H。然而，應當理解，在一些實現方式中，有可能所有氣球都可充當下行鏈路氣球。另外，雖然圖2示出了多個氣球被配置為下行鏈路氣球，但也有可能氣球網絡只包括一個下行鏈路氣球，或者可能甚至不包括下行鏈路氣球。

注意，區域控制系統202A至202C可能實際上只是被配置為與下行鏈路氣球通信的特定類型的陸基臺站(例如，諸如圖1的陸基臺站112)。從而，雖然在圖2中未示出，但可結合其它類型的陸基臺站(例如，接入點、網關等等)實現控制系統。

在集中式控制布置中，諸如圖2中所示的那種，中央控制系統200(並且區域控制系統202A至202C也可能)可為氣球網絡204協調某些網狀聯網功能。例如，氣球206A至206I可向中央控制系統200發送某些狀態信息，中央控制系統200可利用這些狀態信息來確定氣球網絡204的狀態。來自給定氣球的狀態信息可包括位置數據、光鏈路信息(例如，氣球與之建立光鏈路的其它氣球的身份、鏈路的帶寬、鏈路上的波長使用和/或可用性，等等)、氣球收集的風數據、和/或其它類型的信息。因此，中央控制系統200可聚集來自氣球206A至206I中的一些或全部的狀態信息以便確定網絡的整體狀態。

網絡的整體狀態隨後可用於協調和/或促進某些網狀聯網功能，諸如為連接確定光路。例如，中央控制系統200可基於來自氣球206A至206I中的一些或全部的聚集狀態信息來確定當前拓撲。拓撲可提供氣球網絡中可用的當前光鏈路和/或鏈路上的波長可用性的圖景。此拓撲隨後可被發送到氣球中的一些或全部，從而使得可以採用路由技術來為通過氣球網絡204的通信選擇適當的光路(以及可能選擇備用光路)。

在另一方面中，中央控制系統200(並且區域控制系統202A至202C也可能)還可為氣球網絡204協調某些臺站保持功能。例如，中央控制系統200可以把從氣球206A至206I接收的狀態信息輸入到能量函數，該能量函數可有效地將網絡的當前拓撲與期望的拓撲進行比較，並且提供為每個氣球指示移動的方向的向量(如果有移動的話)，以使得氣球可朝著期望的拓撲移動。另外，中央控制系統200可以使用高度風數據來確定可被發起來實現朝著期望拓撲的移動的各個高度調整。中央控制系統200也可提供和/或支持其它臺站保持功能。

圖2示出了提供集中式控制的分布式布置，其中區域控制系統202A至202C協調中央控制系統200與氣球網絡204之間的通信。這種布置對於為覆蓋大地理區域的氣球網絡提供集中式控制可以是有用的。在一些實施例中，分布式布置甚至可支持在地球上每個地方提供覆蓋的全球氣球網絡。當然，分布式控制布置在其它場景中也可以是有用的。

另外，應當理解，其它控制系統布置也是可能的。例如，一些實現方式可涉及具有額外的層(例如，區域控制系統內的子區域系統，等等)的集中式控制系統。可替換地，控制功能可由單個集中式控制系統提供，該系統可與一個或多個下行鏈路氣球直接通信。

在一些實施例中，取決於實現方式，對氣球網絡的控制和協調可由陸基控制系統和氣球網絡在不同程度上共享。實際上，在一些實施例中，可以沒有陸基控制系統。在這種實施例中，所有網絡控制和協調功能可由氣球網絡自身實現。例如，某些氣球可被配置為提供與中央控制系統200和/或區域控制系統202A至202C相同或相似的功能。其它示例也是可能的。

此外，對氣球網絡的控制和/或協調可以是分散式的。例如，每個氣球可將狀態信息中繼到一些或全部附近氣球，並且從一些或全部附近氣球接收狀態信息。另外，每個氣球可以把其從附近氣球接收的狀態信息中繼到一些或全部附近氣球。當所有氣球都這樣做時，每個氣球可能夠單獨確定網絡的狀態。可替換地，某些氣球可被指定為為網絡的給定部分聚集狀態信息。這些氣球隨後可彼此協調來確定網絡的整體狀態。

另外，在一些方面中，對氣球網絡的控制可以是部分或完全局部化的，從而使得其不依賴於網絡的整體狀態。例如，個體氣球可實現只考慮附近氣球的臺站保持功能。具體地，每個氣球可實現將其自身狀態和附近氣球的狀態考慮在內的能量函數。該能量函數可用於維持和/或移動到相對於附近氣球的期望位置，而不必考慮網絡整體上的期望拓撲。然而，當每個氣球為了臺站保持實現這種能量函數時，氣球網絡整體上可維持期望的拓撲和/或朝著期望的拓撲移動。

作為示例，每個氣球A可接收相對於其k個最近鄰居中的每一個的距離信息d1至dk。每個氣球A可以把到k個氣球中的每一個的距離視為虛擬彈簧，其中向量表示從第一最近鄰居氣球i朝著氣球A的力方向，並且力的幅值與di成比例。氣球A可對k個向量中的每一個求和，並且總和向量是氣球A的期望移動的向量。氣球A可通過控制其高度來嘗試實現期望的移動。

可替換地，這個過程可例如指派這些虛擬力中的每一個的力幅值等於di×di。為網狀網絡中的各個氣球指派力幅值的其它算法是可能的。

在另一實施例中，可以為k個氣球中的每一個執行類似的過程，並且每個氣球可將其計劃的移動向量發送到其本地鄰居。對每個氣球的計劃移動向量的更多輪精細化可基於其鄰居的相應計劃移動向量來進行。對於本領域技術人員將顯而易見的是，在氣球網絡中可實現其它算法以嘗試在給定的地理位置上方維持一組氣球間距和/或特定的網絡容量水平。

2d)示例氣球配置

在示例氣球網絡中可包含各種類型的氣球系統。如上所指明的，示例實施例可利用高空氣球，這些高空氣球通常可在17km到25km之間的高度範圍中操作。圖3根據示例實施例示出了高空氣球300。如圖所示，氣球300包括氣囊302、套罩(skirt)304、有效載荷306和附接於氣球302與有效載荷306之間的下切系統308。

氣囊302和套罩304可採取可以是當前公知或尚待開發的各種形式。例如，氣囊302和/或套罩304可由包括金屬化聚酯薄膜(Mylar)或雙向拉伸聚酯薄膜(BoPet)的材料構成。額外地或可替換地，氣囊302和/或套罩304中的一些或全部可由諸如氯丁二烯之類的高靈活性乳膠材料或橡膠材料構成。其它材料也是可能的。另外，氣囊302和套罩304的形狀和大小可依據特定的實現方式而有所不同。額外地，氣囊302可被填充以各種不同類型的氣體，諸如氦氣和/或氫氣。其它類型的氣體也是可能的。

氣球300的有效載荷306可包括處理器312和自帶數據存儲裝置，諸如存儲器314。存儲器314可採取非暫態計算機可讀介質的形式或者包括非暫態計算機可讀介質。非暫態計算機可讀介質上可存儲有指令，這些指令可被處理器312訪問並執行以便執行本文描述的氣球功能。從而，處理器312與存儲器314中存儲的指令和/或其它組件相結合可充當氣球300的控制器。

氣球300的有效載荷306還可包括各種其它類型的設備和系統來提供數種不同的功能。例如，有效載荷306可包括光通信系統316，該光通信系統316可經由超亮LED系統320發送光信號，並且可經由光通信接收器322(例如，光電二極體接收器系統)接收光信號。另外，有效載荷306可包括RF通信系統318，該RF通信系統318可經由天線系統340發送和/或接收RF通信。

有效載荷306還可包括電源326來向氣球300的各種組件供應電力。電源326可包括可再充電電池。在其它實施例中，電源326可以額外地或可替換地代表本領域中已知的用於產生電力的其它手段。此外，氣球300可包括太陽能電力生成系統327。太陽能電力生成系統327可包括太陽能電池板並且可用於生成對電源326充電和/或被電源326配送的電力。

有效載荷306可額外地包括定位系統324。定位系統324可包括例如全球定位系統(GPS)、慣性導航系統和/或星體跟蹤系統。定位系統324可以額外地或可替換地包括各種運動傳感器(例如，加速度計、磁力計、陀螺儀和/或羅盤)。

定位系統324可以額外地或可替換地包括一個或多個視頻和/或靜止相機，和/或用於捕捉環境數據的各種傳感器。

有效載荷306內的組件和系統中的一些或全部可在無線電探空儀(radiosonde)或其它探測器中實現，該無線電探空儀或其它探測器可操作來測量例如壓力、高度、地理位置(緯度和經度)、溫度、相對溼度和/或風速和/或風向以及其它信息。

如所指明的，氣球300包括超亮LED系統320，用於與其它氣球的自由空間光通信。這樣，光通信系統316可被配置為通過調製超亮LED系統320來發送自由空間光信號。光通信系統316可實現有機械系統和/或硬體、固件和/或軟體。一般地，實現光通信系統的方式可依據具體應用而有所不同。光通信系統316和其它關聯組件在下文更詳細描述。

在另一方面中，氣球300可被配置用於高度控制。例如，氣球300可包括可變浮力系統，該系統可被配置為通過調整氣球300中的氣體的體積和/或密度來改變氣球300的高度。可變浮力系統可採取各種形式，並且一般可以是任何可改變氣囊302中的氣體的體積和/或密度的系統。

在示例實施例中，可變浮力系統可包括位於氣囊302內部的囊袋(bladder)310。囊袋310可以是被配置為保持液體和/或氣體的彈性腔。可替換地，囊袋310不需要在氣囊302內部。例如，囊袋310可以是可被加壓到遠超過中性壓力的剛性囊袋。因此可通過改變囊袋310中的氣體的密度和/或體積來調整氣球300的浮力。為了改變囊袋310中的密度，氣球300可被配置有用於加熱和/或冷卻囊袋310中的氣體的系統和/或機構。另外，為了改變體積，氣球300可包括用於向囊袋310添加氣體和/或從囊袋310去除氣體的泵或其它特徵。額外地或可替換地，為了改變囊袋310的體積，氣球300可包括可控制來允許氣體從囊袋310逸出的放氣閥或其它特徵。在本公開的範圍內可實現多個囊袋310。例如，多個囊袋可用於提高氣球穩定性。

在示例實施例中，氣囊302可被填充以氦氣、氫氣或另外的比空氣輕的氣體或氣體的組合。當被充氣時，氣囊302從而可具有關聯的向上浮力。在這種實施例中，囊袋310中的空氣可被認為是可具有關聯的向下壓載力的壓載艙。在另一示例實施例中，通過向囊袋310中泵入空氣(例如利用空氣壓縮機)以及從囊袋310中泵出空氣，可以改變囊袋310中的空氣的量。通過調整囊袋310中的空氣的量，可以控制壓載力。在一些實施例中，壓載力可以部分用於抵消浮力和/或提供高度穩定性。

在其它實施例中，氣囊302可以基本上是剛性的並且包括圍閉(enclosed)體積。在基本上維持該圍閉體積的同時，可將空氣從氣囊302中排出。換言之，在該圍閉體積內可以產生並維持至少部分真空。從而，氣囊302和圍閉體積可以變得比空氣輕並提供浮力。在其它實施例中，可以可控地將空氣或另外的材料引入到圍閉體積的部分真空中以嘗試調整整體浮力和/或提供高度控制。

在另一實施例中，氣囊302的一部分可以是第一顏色(例如，黑色)和/或第一材料，而氣囊302的其餘部分可具有第二顏色(例如，白色)和/或第二材料。例如，第一顏色和/或第一材料可被配置為比第二顏色和/或第二材料吸收相對更大量的太陽能量。從而，旋轉氣球以使得第一材料面對太陽可起到加熱氣囊302以及氣囊302內部的氣體的作用。這樣，氣囊302的浮力可增大。通過旋轉氣球以使得第二材料面對太陽，氣囊302內部的氣體的溫度可減小。因此，浮力可減小。這樣，通過利用太陽能量改變氣囊302內部的氣體的溫度/體積，可以調整氣球的浮力。在這種實施例中，有可能囊袋310可以不是氣球300的必要元件。從而，在各種設想到的實施例中，可以至少部分通過調整氣球相對於太陽的旋轉來實現對氣球300的高度控制。

另外，氣球300可包括導航系統(未示出)。導航系統可實現臺站保持功能以維持期望的拓撲內的位置和/或依據期望的拓撲移動到一位置。具體地，導航系統可使用高度風數據來確定使得風在期望的方向上和/或向期望的位置運載氣球的高度調整。高度控制系統隨後可對氣球腔的密度進行調整以便實現所確定的高度調整並使得氣球橫向移動到期望的方向和/或期望的位置。可替換地，高度調整可由陸基控制系統或基於衛星的控制系統來計算並被傳達給高空氣球。在其它實施例中，異質氣球網絡中的特定氣球可被配置為為其它氣球計算高度調整並向這些其它氣球發送調整命令。

如圖所示，氣球300還包括下切系統308。下切系統308可被激活以將有效載荷306與氣球300的其它部分分離。下切系統308可包括將有效載荷306連接到氣囊302的至少一個連接器(connector)，諸如氣球繩，以及用於切斷該連接器的手段(例如，剪切機構或爆炸螺栓)。在示例實施例中，可以為尼龍的氣球繩被包裹以鎳鉻合金線。可以使電流經過該鎳鉻合金線以對其進行加熱並熔化該繩索，從而將有效載荷306從氣囊302切離。

在需要在地面上訪問有效載荷的任何時刻，諸如當是時候將氣球300從氣球網絡中去除時、當有效載荷306內的系統上應當進行維護時和/或當電源326需要被再充電或更換時，可利用下切功能。

在可替換布置中，氣球可不包括下切系統。在這種布置中，在需要將氣球從網絡中去除和/或需要在地面上訪問氣球的情況下，導航系統可操作來將氣球導航到著陸位置。另外，有可能氣球可以是自給自足的，從而不需要在地面上訪問它。在其它實施例中，可以由特定的服務氣球或另外類型的服務航空器或服務飛行器來檢修飛行中的氣球。

4.圖示性系統

氣球發射系統可包括殼體結構、氣球、提升元件和控制系統。氣球發射系統可以可選地包括移動元件。因而，圖示性系統可參考圖4-圖8進行描述。圖4是根據示例實施例圖示出殼體結構410、氣球430、提升元件450、可選移動元件470和控制系統490的簡化框圖。

殼體結構410可包括通信系統412、至少兩個殼體部分414、致動設備416和/或傳感器418。殼體部分414可包括配置為打開和關閉的至少兩個殼體元件。殼體部分414可採取各種形狀。例如，殼體部分414可成形為如同蚌殼。可替換地，殼體部分414可成形為如同可打開和關閉的若干花瓣。用於殼體部分414的其它幾何形狀對於本領域技術人員來說將是顯而易見的。殼體部分414可操作來圍繞氣球430關閉以便保護氣球430。具體地，當被殼體結構410圍閉時，可基本保護氣球430免受殼體結構410外側的外部環境中的陣風和其它環境元素。可選地，殼體部分414可操作來打開以便允許氣球430發射。

殼體結構410可至少包括內部部分和外部部分。內部部分可包括配置為在與氣囊432接觸時減小摩擦力的軟材料。外部部分可包括配置為抵抗外部環境中的風力的剛性材料。在圖示性實施例中，內部部分可包括諸如特氟龍(Teflon)的不粘塗料。用於殼體結構410的內部部分的其它材料可被用來最小化對氣囊432的損傷。外部部分可包括剛性材料，如工程複合物(例如，玻璃纖維、碳纖維增強聚合物、金屬基複合物和/或陶瓷基複合物)。一般地，殼體結構410可包括阻燃或耐火材料。

致動設備416可耦合到至少兩個殼體部分414。致動設備416可被配置為打開和關閉至少兩個殼體部分414。因而，致動設備416可包括至少一個液壓活塞。致動設備416可利用其它形式的致動(例如，電磁式、氣動式等)進行操作。致動設備416可耦合到系統400的其它部分。例如，致動設備可耦合到移動元件470。

氣球430可類似於或等同於如參考圖3圖示並描述的氣球300。具體地，氣球430可包括氣囊432、有效載荷434和通信系統436。氣球430可在如本文描述的氣球網絡中進行操作。另外，氣球430可被配置為定位在殼體結構410內。當初始定位在殼體結構410內時，氣囊432可未被充氣且是被壓縮的。換言之，氣囊432可被摺疊或被包裝到用於更容易裝運和/或操縱的包裝中。氣球430可包括可耦合到錨的繫繩。錨可為物理重量或可為殼體結構410上的錨點。繫繩可被配置為在氣球被充氣時物理地將氣球束縛到殼體結構。繫繩可額外地被配置為可控地與殼體結構410和/或氣球430解除耦合。例如，響應於例如來自控制系統490的發射命令，繫繩可被解除耦合以便允許氣球430發射。

系統可額外地包括提升元件450。提升元件450可包括提升絞車452、填充軟管454和通信系統456。提升元件450可被配置為解開氣囊432的包裝。提升元件450還可被配置為用提升氣體填充氣囊432。在圖示性實施例中，提升元件450可包括門式起重機。門式起重機可被配置為在氣球430被殼體結構410圍閉時提升氣囊432。例如，提升絞車452可被配置為穿過殼體結構410中的開口、耦合到氣囊432並在垂直於地面的方向上拉氣囊432。提升絞車452可包括諸如絞車電機、絞車纜索和鉤子或配置為將提升絞車452耦合到氣囊的另外的設備的元件。在這樣的實施例中，由提升絞車452施加在氣囊432上的力可在垂直方向上使氣囊432伸展以便解開氣囊432的包裝並解壓縮氣囊432。填充軟管454可以可選地被配置為耦合到提升絞車452。填充軟管454可被配置為將提升氣體遞送到氣囊432。提升軟管454和提升絞車452可被配置為在相同位置耦合到氣囊432。可替換地，填充軟管454和提升絞車452可被配置為在不同位置耦合到氣囊432。另外，填充軟管454和提升絞車452不必為分開的物理元件。例如，填充軟管454可被配置為使氣囊432伸展以及用提升氣體填充氣囊432。

系統可以可選地包括移動元件470。移動元件470可包括數據存儲裝置472、程序指令474和通信系統476。移動元件470可包括載具，諸如叉式升降機、卡車、汽車、船或配置為提升並移動載荷的任何其它載具。在圖示性實施例中，移動元件470可包括配置為耦合到殼體結構410的電動叉或耙。移動元件470可被配置為移動殼體結構410，並且可選地，移動氣球430。具體地，移動元件470可被配置為在基本平行於地面的平面中移動殼體結構410(以及可選地，移動被圍閉的氣球430)。

控制系統490可包括數據存儲裝置492、程序指令494以及通信系統496。通信系統496可被配置為與通信系統412、426、456和476中的任一個或全部通信。換言之，控制系統490可被配置為從殼體結構410、氣球430、提升元件450和/或移動元件470中的任一個發送和/或接收信息。控制系統490可被配置為在殼體結構410圍閉氣球430時使得提升元件450解開氣囊432的包裝並填充氣囊432。額外地，控制系統490可以可選地被配置為確定殼體結構410外側的外部環境中風的風向和風速。在圖示性實施例中，風傳感器可向控制系統490提供風數據。基於接收的數據，控制系統490可以可選地被配置為計算、預測和/或估計殼體結構410外側的風條件。

控制系統490可以可選地被配置為使得移動元件470以基本匹配所確定的風速和風向的速度和方向沿地面移動。在這樣做時，可能導致零風的條件。換言之，零風的條件可由以匹配外部風條件的速度和方向移動移動元件而導致。響應於零風的條件，控制系統490可以可選地被配置為使得殼體結構打開。在圖示性實施例中，控制系統490可以可選地在殼體結構410以基本匹配外部風條件的速度和方向移動時確定零風的條件。在確定零風的條件後，控制系統490可發送信號以使得殼體結構410打開。另外，控制系統490可以可選地被配置為響應於零風的條件使得氣球430發射。在圖示性實施例中，控制系統490可發送信號以使得氣球在打開殼體結構410之後發射。

5.圖示性方法

提供了方法900以用於在零風的條件下解開氣球的包裝、填充和發射氣球。可利用圖1-圖4中示出並在上面描述的任何裝置來執行該方法。然而，可使用其它配置。圖9參考圖3-圖8圖示了圖示性方法900中的功能。要理解，在其它實施例中，所述功能可以以不同的順序出現並且可以添加或減去功能。

功能902包括提供基本定位在殼體結構內的氣球。氣球包括處於初始包裝狀態中的氣囊。氣球可類似於或等同於圖3中的氣球300或如圖5中所示的預先包裝的氣球502。殼體結構可類似於或等同於圖4中的殼體結構410或如圖5中所示的殼體結構504。在圖示性實施例中，提供基本定位在殼體結構內的氣球包括將預先包裝的氣球502裝載到如圖5中圖示的殼體結構504中。例如，如在圖3中所示，未充氣的氣囊302和氣球300的其它部分可初始被包裝或壓縮在包裝內。預先包裝的氣球502可在發射的準備中被裝載到殼體結構504中。在將預先包裝的氣球502裝載到殼體結構504中之後，殼體結構504可基本圍繞預先包裝的氣球502關閉。

功能904包括當氣球基本處於殼體結構內時在基本垂直於地面的方向上解開氣囊的包裝從而使氣囊伸展。在圖示性實施例中，提升元件602可耦合到如圖6中圖示的氣囊604。提升元件602可在垂直方向上使未充氣(或部分充氣)的氣囊604伸展以便將氣囊從其包裝606解開包裝並鬆開。提升元件602可包括在殼體結構614關閉時可穿過殼體結構612頂部附近的開口的提升絞車608和填充軟管610。在一些實施例中，可以由門式起重機620或配置為支撐提升設備的另外的結構來支撐提升元件602。

功能906包括當氣球基本處於殼體結構內時用提升氣體填充氣囊。如上面參考圖6進行描述的，提升元件可包括可耦合到氣囊604的填充軟管610。填充軟管610可用提升氣體(例如氦氣、氫氣、熱空氣等)來對氣囊604充氣。

儘管功能904和906在上面描述為分立的功能，但是它們可以同時發生。例如，在用來自填充軟管610的提升氣體填充氣囊604的同時，由提升絞車608施加的力可以使氣囊604從其包裝606向上伸展出。額外地或可替換地，各個步驟不必在任一次執行至完成。例如，功能904和906可以以交替的方式部分地被執行(例如，氣囊沒有完全伸展或沒有完全充氣)若干次以便逐漸地伸展和填充氣囊604。換言之，氣囊604可以初始通過提升絞車608施加的力被部分伸展。然後，氣囊604可以通過填充軟管610被部分充氣，以此類推，直到氣囊被完全充氣。圖7描繪了在氣球發射之前具有充氣的氣囊702的場景。

一些實施例可以可選地包括可在所述方法的範圍內執行的進一步的功能。例如，功能908包括基於與殼體結構外側的外部環境關聯的風數據來確定外部環境中風的風向和風速。對風向和風速的確定可以通過如參考圖4描述的控制系統490來執行。可替換地或額外地，不同的計算系統可確定風向和風速。可以通過一個或多個風傳感器來獲得風數據。在圖8中描繪的圖示性實施例中，風傳感器804可位於殼體結構802上。然而，風傳感器可以位於其它地方。例如，風傳感器806可定位在移動元件810上或者風傳感器808可固定到地面。另外，風傳感器可定位在若干不同位置中。

對風向和風速的確定可包括對外部環境中風的直接測量。例如，如果風傳感器808被固定到地面，則對風向和風速的確定可類似於常規的氣象儀器(weather instrumentation)。可替換地或額外地，對風向和風速的確定可以結合殼體結構802和/或移動元件810的移動。例如，如果風傳感器806耦合到移動元件810並且移動元件810正在移動，則對外部環境中風向和風速的確定可受風傳感器806的相對移動影響。因此，在圖示性實施例中，對風向和風速的確定可包括對測量到的風向和風速添加或減去移動矢量(方向和速度)。

功能910包括使得殼體結構以導致基本零風的條件的方向和速度移動。例如，零風的條件可包括這樣的條件：其中殼體結構802正在大致風向的方向上移動並且殼體結構802正以大致風速的速度移動。在圖示性實施例中，控制系統490可使得移動元件810在大致風向的方向上並且以大致風速的速度移動殼體結構802。要理解，功能910可以與在公開的方法中的其它步驟同時執行。例如，在執行功能908(確定風向和風速)的同時，殼體結構802可正在移動。額外地，當如下所述使得殼體結構802打開的同時，殼體結構802可正在沿地面移動。

功能912包括響應於基本零風的條件，使得殼體結構802打開以便使氣球820暴露於外部環境，並且發射氣球820。在圖8中描繪的圖示性實施例中，殼體結構802(並且因此氣球820)可以正以與外部環境中風近似相同的速度和方向行進，這可導致零風的條件。在這樣的情況下，控制系統490可使得殼體結構802打開並使氣球820暴露於外部環境。使得殼體結構802打開可包括殼體結構802打開如同蚌殼的兩半。可替換地，殼體結構802可以打開如同花。使得殼體結構802打開可包括使得致動設備830致動殼體結構部分840A和840B打開。例如，致動設備830可包括液壓活塞並且控制系統490可使得移動元件810對連接到液壓活塞的輔助液壓管線充液(charge)，使得殼體結構部分840A和840B打開。

在使得殼體結構802打開之後，控制系統490可使得氣球820發射。在圖示性實施例中，控制系統490可將發射信號發送到殼體結構802和/或氣球820從而使得繫繩850將氣球820從殼體結構802或錨解除耦合。作為示例，可以使電流經過包裹在繫繩850周圍的鎳鉻合金線(未示出)以便切斷繫繩850並且發射氣球820。

6.圖示性非暫態計算機可讀介質

上面描述且在圖5-圖9中圖示的功能中的一些或全部可由計算設備響應於對存儲在非暫態計算機可讀介質中的指令的執行而被執行。非暫態計算機可讀介質可以是例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、閃速存儲器、高速緩存存儲器、一個或多個磁編碼盤、一個或多個光編碼盤或任何其它形式的非暫態數據存儲裝置。非暫態計算機可讀介質還可以分布在多個數據存儲元件之間，所述多個數據存儲元件的位置可以彼此遠離。在圖示性實施例中，非暫態計算機可讀介質可包括如參考圖4所圖示並描述的程序指令474和/或程序指令494。執行存儲的指令的計算設備可以為諸如如參考圖3所描述並圖示的處理器312的計算設備。可替換地，處理器可以為如參考圖4所圖示並描述的殼體結構410、氣球430、移動元件470、控制系統490和/或提升元件450的元件。可選地，執行存儲的指令的計算設備可以為另外的計算設備，例如在伺服器網絡中的伺服器或陸基臺站。

非暫態計算機可讀介質可以存儲可由前述處理器中的任一個執行以執行各種功能的指令。所述功能包括使得氣球的氣囊在基本垂直於地面的方向上被解開包裝從而使氣囊伸展。所述氣球包括處於初始包裝狀態中的氣囊。處於初始包裝狀態中的氣囊包括未被充氣的氣囊。殼體結構圍閉氣球。所述功能進一步包括使得用氣體填充氣囊。所述功能可以可選地包括基於與圍閉氣球的殼體結構外側的外部環境關聯的風數據來確定外部環境中風的風向和風速。所述功能可進一步包括使得殼體結構以導致基本零風的條件的方向和速度移動。所述零風的條件包括方向在大致風向上以及速度在大致風速。所述功能還可選地包括響應於基本零風的條件，使得殼體結構打開以便使氣球暴露於外部環境，並且發射氣球。

非暫態計算機可讀介質可包括額外的功能，諸如使得載具移動殼體結構。額外地，非暫態計算機可讀介質可包括執行如參考圖9所圖示並描述的方法900的一些或全部的功能。

以上詳細描述參考附圖對公開的系統、設備和方法的各種特徵和功能進行了描述。雖然本文已公開了各種方面和實施例，但本領域技術人員將會清楚其它方面和實施例。本文公開的各種方面和實施例是為了例示，而並不打算進行限定，真實的範圍和精神由所附權利要求指示。